硬岩掘进中关键爆破参数优化及其影响研究

在煤矿坚硬岩巷的掘进过程中，爆破参数的精确选择和优化对于提高掘进速度具有重要意义。本文由龚敏等人以四川煤炭产业集团广能公司的矿井为研究对象，采用了数值模拟与现场实验相结合的方法，对掏槽角、单孔药量和中心孔装药爆破这三种主要的爆破参数进行了深入研究。 首先，研究者依据凿岩台车的钻速和钻臂特性，设计了合适的掏槽角范围和钻孔长度。这一步旨在确保爆破操作的合理性，减少不必要的浪费，并提高工作效率。掏槽角的设定对爆破效果有着显著影响，它决定了爆炸能量如何分布和岩石的破碎方式。 接着，建立了五个不同的计算模型，分别考察了在不同掏槽角（如正常范围）、单孔药量（例如1.2千克）以及是否使用中心孔装药爆破的情况下，爆破的动态应力、破碎范围和掘进进尺的变化。结果表明，在钻车操作环境下，尽管掏槽角的微小变化可能不会显著影响整体的进尺，但中心孔的使用对爆破效果有重大影响。具体来说，当在掏槽的关键区间实施中心孔装药爆破时，与无中心孔相比，平均有效应力峰值可提升46.4%至76.7%，主要截面破碎面积也相应增加24.7%至51.8%。然而，单纯增加单孔药量的效果并不明显，即使药量增加50%，主要剖面破碎范围的提升仅为8.5%至13%，而现场实际的爆破进尺提升幅度仅在2%至10%之间。 因此，研究结果强调了中心孔爆破在硬岩掘进中的关键作用。通过合理配置中心孔装药，可以显著增强爆破的破碎能力，从而直接推动掘进速度的提升。这对于优化硬岩巷道的掘进策略，实现高效、安全的开采具有实际指导意义。此外，这项研究还为今后硬岩巷道施工中的爆破参数优化提供了科学依据和技术支撑，有助于煤矿行业的技术创新和发展。